Jorge Lorenzo marcó el mejor ritmo, pero la gloria de la primera jornada del Gran Premio de Japón acabó llevándosela Andrea Dovizioso. El italiano, con los neumáticos extra blandos como aliados, firmó el mejor crono del día (1'45.140) en los últimos compases de la segunda tanda de libres, arrebatándole la primera plaza al mallorquín, quien fue el más rápido por la mañana. El balear poco pudo hacer ante el empuje de su rival y debió contentarse con ocupar la segunda plaza de la combinada. Tercero concluyó Stefan Bradl; mientras que Dani Pedrosa hizo lo propio en la cuarta posición. Al barcelonés de Honda, al igual que a su compatriota, se le vio bastante cómodo y acabó estableciendo un mejor tiempo de 1'45.727. Todo lo contrario le sucedió a su compañero de equipo. El líder del Mundial, que este fin de semana puede proclamarse campeón del Mundo de MotoGP por segunda vez en su carrera deportiva, no consiguió dar con la tecla en la segunda tanda de entrenamientos y acabó sexto, por detrás de Valentino Rossi. Su actuación en el FP2 contrasta con su trabajo en el FP1, donde finalizó segundo (con caída incluida) a una décima y media de Lorenzo.
Pol Espargaró, Bradley Smith, Andrea Iannone y Yonny Hernández completaron el listado de los diez primeros clasificados. Álvaro Bautista, por su parte, terminó duodécimo.
El 'wild card' Katsuyuki Nakasuga, que ya conoce lo que es subir al podio de MotoGP (fue segundo en el GP de Valencia de 2012), cuajó unos buenos entrenamientos, adueñándose del decimoquinto lugar.
Clasificación combinada
| Posición | Piloto | Marca | Tiempo/Dif. |
| 1 | A.DOVIZIOSO | DUCATI | 1'45.140 |
| 2 | J.LORENZO | YAMAHA | 1'45.580 |
| 3 | S.BRADL | HONDA | 1'45.637 |
| 4 | D.PEDROSA | HONDA | 1'45.727 |
| 5 | V.ROSSI | YAMAHA | 1'45.890 |
| 6 | M.MARQUEZ | HONDA | 1'45.939 |
| 7 | P.ESPARGARO | YAMAHA | 1'46.041 |
| 8 | B.SMITH | YAMAHA | 1'46.105 |
| 9 | A.IANNONE | DUCATI | 1'46.107 |
| 10 | Y.HERNANDEZ | DUCATI | 1'46.113 |
| 11 | C.CRUTCHLOW | DUCATI | 1'46.221 |
| 12 | A.BAUTISTA | HONDA | 1'46.227 |
| 13 | A.ESPARGARO | RWARD YAMAHA | 1'46.315 |
| 14 | H.BARBERA | DUCATI | 1'46.571 |
| 15 | K.NAKASUGA | YAMAHA | 1'46.973 |
| 16 | H.AOYAMA | HONDA | 1'47.133 |
| 17 | A.DE ANGELIS | RWARD YAMAHA | 1'47.285 |
| 18 | K.ABRAHAM | HONDA | 1'47.406 |
| 19 | S.REDDING | HONDA | 1'47.586 |
| 20 | N.HAYDEN | HONDA | 1'47.82 |
| 21 | D.PETRUCCI | ART | 1'48.264 |
| 22 | M.DI MEGLIO | AVINTIA | 1'49.105 |
| 23 | B.PARKES | PBM | 1'49.159 |
| 24 | M.LAVERTY | PBM | 1'49.321 |
